什么是多糖？
多糖是由通过糖苷键连接的单糖组成的长链碳水化合物分子，这些链可以是线性的或支化的。多糖是高分子量分子，主要由碳、氢和氧组成。它们通常是固体，通常不溶于水并且具有非结晶性质。
多糖在自然界中具有多种功能，包括淀粉和糖原等能量储存分子，而其他多糖是结构分子，例如在某些外骨骼中发现的几丁质和纤维素（通常是植物细胞壁的组成部分），其他仍然存在于微生物的分泌物中。
人类在广泛的应用中利用天然多糖及其衍生物。医疗应用，例如肝素作为抗凝剂，用于化妆品，例如护肤霜中的透明质酸，其他多糖用于食品工业，包括果胶、角叉菜胶和凝乳胶。
Dextra 提供多种植物、微生物和动物来源的酸性和中性多糖。
电泳基础知识简述
世界各地实验室中常用的过程之一是电泳，但很多人仍然对该过程及其工作原理存有疑问。电泳是一个复杂的过程，但对于实验室研究至关重要。
电泳是一种实验室技术，用于根据大小分离 DNA、RNA 和蛋白质等分子。凝胶电泳通过施加电流促进带电分子通过凝胶的迁移。当电流施加到凝胶上时，凝胶中的颗粒根据其电荷进行迁移。带负电的颗粒从带正电的颗粒移动到凝胶的另一端。较小的分子比较大的分子迁移速度更快，因此电泳可以根据大小分离分子。
此过程在各种实验室应用中至关重要。它使研究人员能够区分不同大小的 DNA 分子，从而可以准确地对 DNA 链进行分类和测量。为了在 DNA 分子迁移时可视化，对电泳凝胶进行染色，并根据包含已知长度片段的样品标记来判断分子。
为了确保成功的电泳，必须使用正确的设备。电泳系统配备了所有必要的工具和配件。高质量的电泳系统将提供可靠的性能和直观的控制，以促进技术人员的正确使用和可复制的电泳循环。
什么是染料聚集Farbstoff-Aggregation？
通过吸收光，染料分子进入电子激发态。吸收的能量仅存储很短的时间，并在激发态寿命结束后再次发射，例如作为荧光。
在染料溶液中，被激发的染料分子（被视为点偶极子或振荡器）如果它们之间的距离足够大，则不会相互影响。因此，整体中存在的发色团的吸收和荧光不会改变。
发色团之间的平均距离约为 5 – 10 nm，影响仅通过振荡器的“辐射场”发生，即没有直接接触。例如，通过福斯特共振能量转移（FRET）模型描述了两种染料分子之间的这种类型的相互作用。
如果发色团之间的距离变得更小，例如在非常浓缩的溶液中，则由于各个振荡器的静电力，可能会产生强烈的相互影响。由于单个染料分子的分子间相互作用，这种染料溶液的吸收和荧光行为都会发生显着变化。
罗丹明 6G 水溶液
在罗丹明6G浓水溶液的紫外/可见光谱中，在主吸收带的短波边缘可以观察到肩峰的出现。如果通过稀释溶液来改变浓度（c），并以同样的方式增加比色皿的层厚度（d），那么根据朗伯-比尔定律，人们总是可以预期相同的消光，则以下过程是观察到：等吸光点的出现。
– 所有相关物质的浓度变化是线性的，dE/dc = 0 – 表明两种（或更多）物质以一种确定的方式相互转化或彼此处于平衡状态。所以这是一个动态平衡。
解离或二聚常数可以通过实验确定：在稀释系列中，溶液的稀释始终通过层厚度的变化进行补偿，可以计算“有效消光系数”。初始浓度由未发生二聚化的高度稀释溶液的紫外光谱确定。由于各个吸收在朗伯-比尔定律中表现相加，因此可以使用反应方程或质量作用定律来制定有效消光或有效消光系数。
疏水相互作用
有机染料的聚集尤其发生在水或具有高离子强度的溶剂中。主要原因是分子间范德华力：通过所谓的“疏水相互作用”，亲脂性分子试图“避开”亲水性水分子，即为水化壳提供尽可能小的表面积。这种现象还导致玻璃表面上的染料吸附或与基质分子的非特异性结合。
形成二聚体或更高聚集体的倾向取决于
由于这是动态平衡（如上所述），因此可以通过稀释溶液将二聚体转化回单体。当测量的吸收光谱不再随着进一步稀释和层厚度的相应增加而变化时，达到“单体光谱”。对于大多数疏水性ATTO染料，这种情况发生在消光度约为 0.04 时（层厚 1 cm；c = 10 -7 – 10 -6 mol/l）。
蛋白质缀合物中的分子内相互作用/DOL 测定
当染料-NHS 酯与蛋白质的氨基反应时，可以形成染料缀合物，其中共价结合的染料分子非常接近并且可以彼此相互作用。这以同样的方式通过吸收光谱的强烈变化来表达，正如在 ATTO 565-steptavidin 缀合物的示例中可以清楚地看到的：在缀合物光谱中观察到额外的短波吸收带，
类似于浓度足够高的染料水溶液的“二聚体带”。由于在这种情况下共价结合的染料分子之间存在分子内相互作用，因此当缀合物溶液稀释时吸收光谱不会改变！
对于这种情况，染料-蛋白质比率（标记度，DOL）的确定在我们的“蛋白质标记“工作说明中进行了描述。
两种形式的聚集体之间存在基本区别：
H-聚集体（H = 低色），短波长。
当两个或多个染料分子以一种其跃迁偶极矩（通常在 S 0 – S 1过渡中彼此平行（沿着发色团系统的纵轴运行）。观察到向低色位移的吸收带 – 与单体吸收相反。
由于空间接近，电子结构相互影响，可以说，两个分子必须一起观察。能级被分裂，并且量子力学现在允许的吸收跃迁能量更高，因此波长更短。从这种较高的激发态，发生快速内部转换（IC），从而使荧光猝灭。
J-聚集体（根据 EE Jelley 的说法），长波
这种类型的聚集会导致吸收带的长波偏移，这与能带半宽度的显着减小有关。
J-聚集体通常存在于聚次甲基染料中，例如花青、部花青或类似的发色团。Jelley 和 Scheibe 使用假异花青染料独立观察到了这一现象。对于由单个染料组装形成的“超分子聚合物”的模型描述，已经提出了各种类型。对分子关系简单的描述是这样的想法：各个分子一个接一个地排列，使得跃迁偶极矩也位于一条线上。分子的共同考虑导致能级的分裂：量子力学允许的跃迁现在能量较低，
溶剂成分、盐或其他物质的添加以及浓度会极大地影响聚集。在理想条件下，可以在紫外/可见光谱中找到所描述的极窄吸收带。此外，与 H 聚集体相比，这里当然可以观察到荧光，特别是在较低温度下：发射带的最大值也很窄，仅比吸收最大值长几纳米。
根据实验条件，文献还描述了吸收带的“加宽”，这可以通过包含 J 聚集体的禁电子跃迁来解释。
ATTO 488 标记的磷脂
溶液纯氯仿中的ATTO 488标记磷脂最初因其意想不到的颜色而令人惊讶：暗淡的溶液呈现粉红色至洋红色，而不是带有亮绿色荧光的浅黄色。长波位移吸收可以通过 J 聚集体的存在来解释。当所讨论的溶液用甲醇稀释时，颜色变为通常的黄色，并且可以看到强烈的荧光。通过改变溶剂成分，聚集体被推回。
下图显示了ATTO 488标记的1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺 (DPPE) 在纯氯仿和氯仿/甲醇（8:2，v/v）溶剂混合物中的溶液：
小分子药物聚乙二醇化方法
聚乙二醇(PEG)是乙二醇的聚合物，相对分子质量为200～8000或以上。由重复的乙氧基组成，不仅具有良好的水溶性，而且易溶于苯、乙腈、乙醇等有机溶剂。 PEG分子的特点如下：
①低分散性：相对分子质量（Mr）小于5000的分散性为1.01，分子量（Mr）大于5000的分散性为1.1，具有较宽的范围。分布和更大的选择性；
②两亲性：既溶于有机溶剂又溶于水；
③无毒：研究表明大于1000的聚乙二醇无毒，已用于各种食品、化妆品和药品中；
④ 可生物降解：聚乙二醇在体内直接消除，结构不发生任何变化。分子量小于20000的代谢物可以通过肾脏代谢，较大分子可以通过消化系统代谢。
聚乙二醇化药物的特点
大多数蛋白质药物、多肽药物、化学药物都伴有一些自身无法克服的问题，如作用时间短、免疫原性大、副作用大等。 PEG呈中性、无毒，具有很好的理化性质和良好的生物相容性，是美国FDA批准用于体内注射药物的少数化学品之一。因此，通过化学方法将活化的聚乙二醇与蛋白质、肽、小分子药物和脂质体连接，即对药物分子进行聚乙二醇化，可以有效提高药物分子的生物半衰期，降低其毒副作用。可以减少影响。其中，研究最多的是蛋白质的PEG修饰。与未修饰的蛋白质药物相比，聚乙二醇化的蛋白质药物具有以下优点：
（1）生物活性更强；
（2）脂质体对肿瘤有更强的被动靶向作用；
(3)较长的半衰期；
(4)降低最大血药浓度；
(5)血药浓度轻微波动；
(6)酶促降解少；
(7)免疫原性和抗原性较低；
(8)毒性较小；
(9) 溶解性更好；
(10)减少用药次数；
(11)提高患者依从性，改善生活质量，降低治疗费用。
聚乙二醇化方法
鉴于聚乙二醇化对药物性质的巨大影响，聚乙二醇化已成为药物开发和提高已上市药物疗效的重要途径。因此，如何进行PEG化就成为重中之重。
首先，需要选择合适的PEG进行分子修饰。修饰剂的选择主要考虑以下5个方面：
（1）选择PEG相对分子质量（Mr）的确定应同时考虑生物活性和药代动力学因素。应用太大的聚乙二醇化蛋白药物会导致药物失去大部分生物活性。当使用低Mr（<20000）聚乙二醇化蛋白质药物时，修饰后的蛋白质药物与原型药物相比，生物活性和药代动力学性质没有本质变化。因此，一般选择40000-60000范围内的PEG作为修饰。
(2)修饰位点的选择应基于对蛋白质构效关系的分析。选择不与受体结合的蛋白质表面残基作为修饰位点，使得修饰后的蛋白质能够保留较高的生物活性。常见的修饰位点有氨基修饰、羧基修饰和硫醇修饰；
(3) PEG修饰剂与氨基酸反应的特异性取决于修饰剂的化学性质和修饰位点的选择。
(4)PEG修饰剂的水解稳定性和反应活性取决于活化基团的稳定性和修饰反应条件尤其是pH值的控制。一般来说，PEG修饰剂反应活性高，因此稳定性较差，容易水解；
(5)聚乙二醇化蛋白的活性、毒性和抗原性与聚乙二醇修饰的大小和类型有关。一般情况下，随着PEG相对分子量的增加，蛋白质活性的损失逐渐增加。此外，不同的PEG修饰剂对蛋白质生物活性的影响也不同。
其次，激活PEG。聚乙二醇化蛋白质主要是通过PEG末端羟基与蛋白质氨基酸残基反应实现的。 PEG末端羟基活性较差，必须用活化剂活化才能在体内温和条件下共价修饰蛋白质。常见的PEG活化方法有：
(1)羰基二咪唑法：该方法首先用于多肽的合成，并已被证明是形成酰胺键的良好试剂。
(2)N-羟基琥珀酰亚胺法： (a)活化N，N-琥珀酰亚胺碳酸酯。该反应需要在无水条件下进行。 (B) 活化琥珀酸酐和N-羟基琥珀酰亚胺。该方法得到的聚乙二醇具有较高的活性。最好在非水环境中进行蛋白质偶联。
(3)氰尿酰氯法：氰尿酰氯又称三氯嗪(TST)，是一种对称杂环化合物。 David 使用 TST 与聚乙二醇上的羟基发生反应。只有一个氯原子被取代，其他氯原子与蛋白质氨基反应。
(4)光气活化法：Kurfuerst提到了由N-羟基琥珀酰亚胺钾盐、硝基苯酚、三氯苯酚与光气反应制备活化聚乙二醇的方法。激活分为两个步骤，如下图所示。
(5)聚乙二醇对蛋白质半胱氨酸残基进行化学修饰。磺基特异性修饰的常见PEG活化方法如下图所示。
(6)连接酶位点的聚乙二醇：除了传统的化学修饰方法外，还可以通过酶催化等其他方式实现修饰，以G-TGase为例。
最后选择合适的蛋白质氨基酸残基位点或小分子药物位点进行位点特异性修饰。用活化的PEG对合适的蛋白质氨基酸残基进行位点特异性修饰可以提高天然蛋白质的功效。蛋白质药物PEG修饰技术最大的问题是无法实现位点特异性修饰，修饰产物不均一，给分离纯化带来很大困难，也极大阻碍了临床应用。根据蛋白质的氨基酸性质和PEG衍生物的特点，科学家在使用PEG进行修饰时，选择不与受体结合的蛋白质表面残基作为修饰位点。这样，修饰后的蛋白质药物除了具有聚乙二醇化带来的优异性能外，还具有较高的生物活性。目前上市药物中常见的修饰位点包括氨基、羧基、磺基、二硫基、糖基以及非极性氨基酸的一些特定位置。
什么是生物光学标记？
生物光学标记是指用具有光学特性的标记物对生物分子进行标记，从而达到检测和识别的目的。根据应用光学特性的不同，通常可分为荧光分子标记、荧光蛋白标记、生物发光标记、化学发光标记等。根据标记目的，包括生物分子标记、生化标记、细胞学标记、形态标记等。
生命分子的探测、生命过程的观察、特定生物组织的识别通常因其微观性和隐蔽性而难以直接观察，甚至超出仪器的检测范围。它可以“脱颖而出”并借助相应仪器进行检测。
对目前检测方法可以检测到的特定生物分子、细胞或组织进行标记并检测分子和纳米颗粒，然后通过检测分子/颗粒的数量和分布来获取特定分子、细胞或组织的特征，进而获得某些区域以及细胞或生物体内分子、生化、生理指标的反应和信号。这种标记过程通常称为生物标记。生物光学标记是指用具有光学特性的标记物对生物分子进行标记，从而达到检测和识别的目的。根据应用光学特性的不同，通常可分为荧光分子标记、荧光蛋白标记、生物发光标记、化学发光标记、根据标记目的，包括生物分子标记、生化标记、细胞学标记、形态学标记等。
生物光学标记物，由于采用光学方法，借助成熟的光学高灵敏度检测仪器，可以实现高对比度、高分辨率、高灵敏度、高信噪比，方便快捷地进行检测。选择作为主要生物标志物方式。特别是荧光蛋白发现后，生物光学标记得到了快速的应用发展。 Osamu Shimomura、Martin Charfie 和 Roger Tsien 因其对绿色荧光蛋白的发现和研究而获得 2008 年诺贝尔化学奖。生物光学标签现在广泛用作生命科学和医学研究中的示踪剂。
生物光学标记研究和应用的历史
在生物研究中，科学家经常使用发出荧光的荧光分子作为生物标记。通过将这种荧光分子化学连接到其他不可见的分子上，以前不可见的部分变得可见。生物学家一直在使用这种标记方法将原本透明的细胞或细胞器“拉”出暗显微镜视野。
传统荧光分子发光时会产生有毒的氧自由基，导致观察到的细胞死亡，这就是“光毒性”。因此，在绿色荧光蛋白发现之前，科学家只能通过荧光标记的方式进行研究。死细胞的静态结构，或者其毒性作用不得不暂时忽略，而活细胞只能观察很短的时间，而荧光蛋白的光毒性很弱，非常适合标记各种活细胞。
1962 年，这种荧光蛋白在一种名为维多利亚多管发光水母的水母中被发现。其基因产生的蛋白质在受到蓝色波长光激发时会发出绿色荧光。发光过程还需要发光蛋白水母发光蛋白的帮助，而这种蛋白还需要与钙离子（Ca）相互作用。
GFP 的光毒性非常弱，非常适合标记活细胞。然而，从绿色荧光蛋白被发现到用于标记生物样品，却花了20多年的时间。 1993年，Martin Schalfi通过基因重组成功使水母以外的其他生物（如大肠杆菌等）产生绿色荧光蛋白。他不仅证实了绿色荧光蛋白与生物体的相容性，而且建立了利用绿色荧光蛋白研究基因表达的基本方法，而现代许多重大疾病都与基因表达异常有关。
后来，美籍华人钱永健系统地研究了绿色荧光蛋白的工作原理，并对其进行了大刀阔斧的化学改造，不仅大大增强了其发光效率，而且开发出了红色、蓝色、黄色荧光蛋白。 ，使荧光蛋白真正成为生物学家根据需要进行选择的工具箱。生物实验室常用的荧光蛋白大多是钱永健修饰的变体。
有了这些荧光蛋白，利用光学仪器，科学家们似乎在细胞中安装了“灯塔”，让它们能够实时监测各种生命过程。通过沙尔菲的基因克隆思想，科学家迄今已培育出荧光小鼠和荧光猪。
此外，除了上述荧光分子和荧光蛋白标记外，2000年以来，随着生物纳米技术的发展，一些新型的、生物相容性的光学纳米标记也得到了研究和开发，如上转换纳米粒子、量子点等。 、长延时荧光粒子等都已被研究和利用。它被用作细胞和活体的生物标记，作为生物光学成像“传感”的有力的工具。
生物光学标记的类型和应用
荧光分子/纳米颗粒标记
荧光分子包括有机试剂或金属螯合物；荧光纳米粒子包括上转换、量子点等，在紫外-可见-近红外区域具有较强的特征荧光。用这种分子/纳米颗粒标记细胞和活体后，可以实现光学示踪检测，或者激发和发射波长、强度、寿命和偏振等荧光特性可以随着极性、折射率等环境特性的变化而敏感地改变、粘度和生物检测可以利用这一特性进行。荧光分子/纳米颗粒标记设计灵活，应用方便。
生物发光标记
生物发光标记是利用荧光素酶（Luciferase）基因来标记细胞或DNA的生物标记方法。标记后，细胞合成荧光素酶，然后添加外源荧光素酶。下面，荧光素氧化后发光。该方法使研究人员能够直接监测生物体中的细胞活动和基因行为。通过该系统，可以观察活体动物中肿瘤生长和转移、传染病的发展以及特定基因的表达等生物过程。由于其操作极其简单、结果直观、灵敏度高，已广泛应用于生命科学、医学研究和药物开发。
荧光蛋白标记荧光蛋白
后将基因片段与目的基因连接，转染细胞，正常表达后，可在激发光下用荧光显微镜、流式细胞仪或激光共聚焦显微镜观察检测。荧光蛋白包括绿色荧光蛋白(GFP)、红色荧光蛋白(RFP)、蓝色荧光蛋白(BFP)和黄色荧光蛋白(YFP)。它对活细胞无害，并且可以长时间观察。因此被广泛应用于转基因动物、融合标记、基因治疗、活细胞中蛋白质功能定位和迁移变化、病原菌侵入活细胞的分子过程等研究。荧光蛋白作为新一代基因转移报告基因和/或定位标记在生命科学研究中受到越来越多的关注
化学发光标记
将可发光的化合物附着到待检测分子（蛋白质、核酸等）上的方法。也可以连接半抗原（如生物素等），然后与酶标抗半抗原抗体或亲和素结合，与半抗原上的酶标抗体或亲和素结合。可以催化化学发光底物发生化学变化而发光。例如，抗体分子用吖啶酯标记，被触发器激活后发光，用于检测固相抗原。